离子液体-氧化石墨烯膜材料在CO2分离领域的研究进展

离子液体是一种饱和蒸汽压低、结构可设计、稳定性强、液态温度范围宽的绿色溶剂,同时对CO2又有较高的溶解度,因此成为当前CO2分离领域的研究热点材料。将离子液体和二维纳米材料结合得到的分离膜材料兼具离子液体和二维纳米材料的优势,在气体分离方面展现了良好的应用前景。其中,离子液体和氧化石墨烯的结合备受关注。针对这一热点问题,本工作综述了国内外通过氧化石墨烯、离子液体及离子液体?氧化石墨烯膜材料在CO2分离方面的研究和进展。相关研究表明,离子液体?氧化石墨烯膜材料具有较好的CO2选择性能、渗透性能和稳定性能,是一种非常有潜力的CO2分离材料。最后,提出了利用离子液体、氧化石墨烯及离子液体?氧化石墨烯膜材料进行CO2捕集分离的未来研究挑战和展望。     

氧化石墨烯膜的制备方法研究进展

氧化石墨烯(GO)作为一种新型二维材料,在能源、环境、石油化工、生物医药、光电材料、催化等领域有巨大的应用潜能。当氧化石墨烯膜用于分离时,有着与传统膜过程不同的分离机理。氧化石墨烯膜的层间距可以通过制备方法进行调节以实现离子、分子等物质的精确筛分。总结了由氧化石墨烯溶液制备氧化石墨烯膜的主要制备方法,如真空过滤法、旋涂法、浸涂法、静电自组装法等。     

氧化石墨烯分离膜的性能调控及其传质机理研究进展

氧化石墨烯（GO）作为理想的膜构筑材料,因其蜂窝状的结构特点及表面分布大量含氧基团的特性,被广泛用于水处理分离膜的构筑。GO膜具有良好的物理特性、优异的化学稳定性和独特的二维层状结构,在污水处理、脱盐和离子筛分等水处理领域备受关注。在水处理中,GO膜对有机物和离子有较好的截留效果,但也存在水通量低、稳定性差等问题。本文分析了近年来GO膜在水处理领域的研究新进展;简单总结了GO膜的制备方法和水处理应用;重点阐述了GO水处理膜分离性能优化的方法和传质机理的研究进展;最后总结并展望了GO膜在结构调控和性能提升方面的发展方向。本文为设计和制备高性能GO水处理膜提供参考。     

石墨烯基CO2分离膜通道微环境调控研究进展

石墨烯作为一种具有单原子层厚度的二维纳米片,凭借石墨烯基独特的物理性质,已成为高性能碳捕集膜的构筑单元。石墨烯基纳米片超薄的厚度有助于制备超薄膜以提升分离膜的通量,此外可调的物理化学性质赋予石墨烯二维通道内多样的微环境。以CO₂分离膜内多重传质机理为出发点,重点介绍近年来石墨烯基CO₂分离膜二维通道物理化学微环境精密调控的策略及进展,期望对石墨烯基CO₂分离膜的理性设计和可控制备提供清晰思路。     

二维层状膜在离子传质与分离方面的研究进展

二维层状膜由二维纳米片的层层堆叠而成,由于相邻纳米片之间二维毛细通道展现出的选择性传质特性,受到研究者广泛关注。从对二维层状膜的溶胀现象出发,系统总结了纳米通道尺寸调控策略,并分析了其他尺寸因素对离子传输行为的影响,总结了通道表面电荷以及特异性结合基团与离子传输与分离效率的关系。综述了近几年有关二维层状膜在离子传质与分离方面的研究现状、进展以及存在问题,旨在为高性能离子筛分层状膜的结构设计和应用提供理论参考。     

用于水质净化的氧化石墨烯膜研究进展

氧化石墨烯膜具有超高的水通量、可控的层间距以及卓越的分离性能,这些优异的特性使氧化石墨烯膜有望成为新一代膜材料并用于水环境中物质的精确分离。对氧化石墨烯膜的研究已经取得了许多重要的成果,本文系统地阐述了用于水质净化的氧化石墨烯膜的结构特性和构效关系,总结了氧化石墨烯膜典型的制备方法,重点介绍了氧化石墨烯膜的改性方式,概述了氧化石墨烯膜在多种水环境中的应用,总结并展望了氧化石墨烯膜的发展方向,为设计和合成高性能氧化石墨烯膜用于水质净化提供新的思路。     

氧化石墨烯改性聚酰胺膜研究进展

聚酰胺膜广泛应用于海水淡化、苦咸水脱盐及废水处理等领域,复杂、多类型的应用场景对膜性能提出了更高要求。氧化石墨烯（GO）以优异的机械、化学稳定性及亲水性等优点引起了学者的广泛关注。利用GO改性聚酰胺膜,可以改善膜的水通量、抗污染及耐氯性等性能。综述了聚酰胺膜在酸性和含氯溶液中的降解过程,介绍了GO结构特征,重点关注了利用GO在聚酰胺膜支撑层中、支撑层与功能层间、功能层中及功能层表面进行改性以提高膜性能的研究进展,对GO改性聚酰胺膜中金属离子及水传质过程进行了简要介绍。最后,提出未来可以从完善GO改性聚酰胺膜抗污机理、提高GO在膜基质中的稳定性、提高GO在溶液中的分散性及增强GO改性聚酰胺膜耐酸性等方面作进一步研究。     

高通量抗污染氧化石墨烯膜研究进展

水资源短缺与水污染是21世纪人类面临的共同挑战之一。膜技术具有低能耗和低成本等优点,是一种绿色高效的水处理技术。氧化石墨烯具有分子级的厚度和优异的化学稳定性,是一种优异的二维膜材料,在水处理膜领域具有重要应用前景。综述了氧化石墨烯膜在水处理领域的研究进展,针对膜技术面临的通量低和膜污染的挑战,以氧化石墨烯膜通道和表面构建中的介尺度问题为重点,探讨了不同尺度插层材料对氧化石墨烯膜通道结构与分离性能的影响,并分析了氧化石墨烯膜抗污染表面构建策略及对不同尺度污染物的抗污染机制。最后,对高通量抗污染氧化石墨烯膜研究进行了总结和展望。     

氧化石墨烯掺杂反渗透混合基质膜制备及性能

由于芳香族聚酰胺反渗透膜在抗污染性以及耐氯性方面存在不足,限制了其在海水淡化等方面的应用。采用往油相中添加氧化石墨烯（GO）的二次界面聚合法改性了商业反渗透膜,评价了GO掺杂反渗透混合基质膜的分离性能和耐氯性能,并用接触角仪、Zeta电位仪、扫描电镜和原子力显微镜等仪器表征了膜的亲水性能、荷电性能以及膜表面形貌。结果表明,GO的添加提高了膜的分离性能、耐氯性能和亲水性能;当GO添加量为30 mg·L^-1时,膜的通量为（77.7±0.9） L·m^-2·h^-1,膜的截留率为97.6%±0.5%,相比商业膜分别提高了38.4%和4.5%。当氯化强度低于4800 mg·L^-1·h时,膜的水通量和盐截留率变化不明显。     

氧化石墨烯基电容去离子电极材料研究进展

石墨烯由于其独特的性能在水污染治理领域成为一种极具潜力的环境功能材料,本文综述了重金属离子的主要来源及危害,提出以电容去离子技术处理含重金属离子技术;总结了近年来以氧化石墨烯为基体,通过与过渡金属氧化物、导电聚合物、及多元复合电极材料复合的功能化改性及应用进展.通过功能化改性能显著提升复合电极材料的比电容、比表面积、吸...     

聚醚砜膜接枝氧化石墨烯改性膜吸附铅离子的研究

聚醚砜膜和氧化石墨烯都是良好的吸附材料,通过改性、接枝将二者组合,制备一种新型吸附材料聚醚砜膜接枝氧化石墨烯改性膜用于吸附Pb2+.通过IR对膜进行了表征,考察了该膜对Pb2+的吸附性能.研究了吸附时间、温度、溶液pH、溶液浓度、氧化石墨烯含量和氨基化剂量对吸附量的影响,检验了膜的重复使用性能.实验结果表明,在最佳吸附...     

一/二价离子分离膜材料研究进展

一/二价离子分离膜在能源存储和转换、污染监测和控制、清洁工业过程等领域发挥重要作用。本文旨在回顾近年来一/二价离子分离膜材料的研究进展,重点综述聚合物膜、混合基质膜及金属有机骨架和二维材料等新型膜用于一/二价离子分离的研究现状,深入讨论界面聚合、层层组装、沉积、共混等不同制备方法对膜微结构和分离性能的影响,探讨一/二价离子分离膜面临的主要挑战和未来研究方向。     

氧化石墨烯膜传输通道及结构改性方法进展研究

本文阐述了氧化石墨烯膜的传输及分离拦截机理,并基于此总结出调控层间距可通过还原、交联、阳离子控制、插层、物理限制等化学物理方法;而内部结构缺陷调控主要通过创建纳米孔和密封缺陷.因此,概括和分析出氧化石墨烯的应用限制短板,提出氧化石墨烯膜材料的改性手段及措施,可为氧化石墨烯膜的实际应用奠定良好的基础.     

二维膜的精密构筑和结构调控策略综述

膜分离技术效率高、能耗低,在水处理和气体分离等领域有重要应用。二维膜是一类新兴的分离膜,由高横纵比的二维纳米片组装而成,成膜容易、力学性能好、结构可设计、可调控;在实验室范围内实现了有机溶剂脱水、纳滤、离子截留、气体筛分等领域的高效分离,有望突破传统分离膜的性能上限;但目前对二维膜的研究仍处于初期阶段。如何对二维膜进行精密构筑和结构调控,以优化其分离性能,使之针对不同的分离体系、在各分离尺度达到理想的分离效果仍具挑战。面对如何提高二维膜的渗透性、选择性和稳定性这三项性能评价指标,本文综述了系列二维膜的精密构筑和结构调控方法,包括离子交联、客体材料插层、表面改性等,分别从二维膜的层间距调控、二维纳米片相互作用关系的调节、二维膜的通道有序性等方面设计与构筑二维膜的分离通道,以实现二维膜分离性能的全面提升。     

二维共价有机框架膜的构筑及其气体分离研究进展

二维共价有机框架材料由于具有层状堆积结构,构筑单元丰富、孔道规整且精确可调、易于修饰功能基团,具有良好的化学、机械和热稳定性能,相较于其它晶体材料,二维共价有机框架在制备气体分离膜时的成膜性更好,有望制备成超薄膜。本文从二维共价有机框架膜的制备、性能改善及气体分离应用研究三个方面进行综述,并对其研究前景进行展望。     

氧化石墨烯还原方法研究进展

综述了当前比较热门和新颖的氧化石墨烯(GO)的还原方法,特别是直接还原剂还原法、微波辅助还原法、紫外辐照还原法等,并对这些还原方法可能存在的问题进行了分析;评述了当前还原氧化石墨烯(RGO)的常用表征方法,如原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱(RS)、X射线光电能谱(XPS)、红外(IR)光谱、X射线衍射(XRD)等测试技术。针对当前GO、RGO及石墨烯(GNS)界定不明导致使用较为混乱的状况,通过前期的研究成果及综合分析文献中相关材料的含氧量,提出可通过三者氧含量来大致区分GO、RGO及GNS,即氧含量在20%以上为GO,5%～20%为RGO,5%以下为GNS;此外,还可通过含氧量将GO还原方法划分为温和还原法、强还原法及超强还原法3种类型。文中最后对还原GO的方法进行了展望。     

氧化石墨烯还原方法研究进展

综述了当前比较热门和新颖的氧化石墨烯(GO)的还原方法,特别是直接还原剂还原法、微波辅助还原法、紫外辐照还原法等,并对这些还原方法可能存在的问题进行了分析;评述了当前还原氧化石墨烯(RGO)的常用表征方法,如原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱(RS)、X射线光电能谱(XPS)、红外(IR)光谱、X射线衍射(XRD)等测试技术。针对当前GO、RGO及石墨烯(GNS)界定不明导致使用较为混乱的状况,通过前期的研究成果及综合分析文献中相关材料的含氧量,提出可通过三者氧含量来大致区分GO、RGO及GNS,即氧含量在20%以上为GO,5%～20%为RGO,5%以下为GNS;此外,还可通过含氧量将GO还原方法划分为温和还原法、强还原法及超强还原法3种类型。文中最后对还原GO的方法进行了展望。     

氧化石墨烯剥离方法的研究进展

用石墨制备氧化石墨是大规模合成石墨烯的起点,也是实现石墨烯大量制备的有效方法之一。目前。制备氧化石墨的工艺相对成熟,而有效剥离出不同尺寸的石墨烯以满足不同的需求,还存在诸多技术难点需要突破。本文着重介绍了氧化石墨烯剥离方法的研究进展,包括热膨胀剥离、超声剥离、机械剥离、静电剥离、低温剥离等方法;最后展望了氧化石墨烯研究工作的发展前景。